волокнистые включения что это
Устройство для очистки жидких сред от волокнистых включений
оесон>э аатентно-те:;. ичесяаа библиотеиа МБА
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Республик (61) дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 27.06.74 (21) 2039856/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 30.08.77. Бюллетень ¹ 32
Дата опубликования описания 07.09.77 (51) М. Кл.2 С 02С 1/18
Совета Ииннстров СССР (53) УДК 628.334,12 (088.8) ло лолам изобретений н открытий (72) Авторы изобретсппи
А. Н. Дубовец, О. И. Скитский и П. Г. Фрейдин (71) аяi>Iiòñë>>
Украинский заочный политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ СРЕД
ОТ ВОЛОКНИСТЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ
Изобретение относится к области очистки сточных вод и других жидкостей, содержащих волокнистые включения, и может быть использовано в химической, текстильной и других отраслях промышленности.
Известно устройство для очистки жидкости, содер>кащей волокнистые включения, представляющие собой вращающийся сетчатый фильтр, на внутреннюю поверхность которого подается очищаемая вода (1).
Однако на таком устройстве невозможно качественно очистить жидкость от волокнистых включений, так как последние находятся в беспорядочном положении, поэтому часть из них будет проходить сквозь отверстия сетки вместе с жидкостью. Задержанные же сеткой волокнистые включения быстро засоряют отверстия, а средства регенерации фильтрующей сетки не предусмотрены, Наиболее близким к изобретению является устройство для улавливания волокнистых материалов из сточных вод. Оно состоит из плоского фильтр ующего элемента круглой формы, установленного на валу с приводом питающего патрубка, выполненного в виде канала, имеющего полуэллиптическую форму.
Фильтрующий элемент медленно перекрывает канал и задер>кивает волокнистые включения, которые ориентированы в канале вдоль направления движения жидкости, поэтому некоторые из них будут проходить через фильтрующий элемент, и для полной очистки жидкости требуется выполнять устройство с несколькими фильтрующими элементами, Устройство имеет также сборник очищенной жидкости и волокнистых включений (2).
Общим недостатком известных устройств является низкое качество очистки вод, содержащих волокнистые включения.
Это достигается тем, что устройсTBO снаб>кено коническим распределителем потока, обращенным основанием вниз и установленным неподвижно над фильтрующим элементом, выполненным в виде радиально располо>пенных стержней.
На фиг. 1 схематично представлено предла2О гаемое устройство; на фиг. 2 — то же, вид сверху.
Устройство состоит из конического распределителя 1 потока с приемной сферической
25 частью 2, питающего патрубка 3, фильтрующего элемента 4, состоящего из радиально расположенных стержней 5, образующих колесо, установленное на оси 6 с приводом, состоящим из электродвигателя 7, редуктора 8.
30 Привод закрыт защитным кожухом 9.
Устройство снабжено сборниками очищенной жидкости 10 и волокнистых включений 11.
Работает устройство следующим образом.
Поток жидкости, содержащей волокнистые включения 12 по питающему патру|бку 3, поступает на приемную сферическую часть 2 конического распределителя 1, на котором поток преобразуется в тонкослойный растекающийся по поверхности распределителя.
Для образования устойчивого тонкослойного потока по всей поверхности высота и диаметр основания конического распределителя должны быть выполнены со следующими соотношениями:
«= (9 — 12) d; 1осн.= (8 — 11) d, где h — высота распределителя;
d«H — диаметр основания распределителя;
d — диаметр подающего патрубка.
При таких соотношениях к концу конической поверхности толщина потока становится соизмеримой с толщиной нити.
В тонкослойном потоке возникают касательные к поверхности составляющие скорости движения частиц жидкости, перпендикулярные направлению потока.
За счет этих составляющих скоростей и ограничения степени свободы перемещения волокнистых примесей в тонком слое, так как высота слоя жидкости на поверхности распределителя соизмерима с толщиной волокнистого включения, возникают усилия, растягивающие включения в поперечном направлении.
Волокнистые включения, ориентированные в поперечном направлении, движутся по поверхности конического распределителя 1 вниз и по достижении нижней кромки отрываются.
Волокнистые включения вместе с жидкостью попадают на стержни 5 вращающегося филь. трующето элемента 4. Жидкость проходит сквозь стержни 5 и поступает в сборник очищенной жидкости 10, а ориентированные волокнистые включения задерживаются на стержнях и под действием центробежной силы перемещаются вдоль них, а затем сбрасываются в сборник волокнистых включений 11.
Предложенное устройство обеспечивает качественную очистку жидкости путем воздействия растягивающих усилий на волокнистые включения, его ориентации в направлении, перпендикулярном потоку, и задерживании на стержнях. Причем гарантированная ориентаIS ция волокнистых включений обеспечивается при указанном соотношении и в диапазоне скоростей потока от 1 до 4 м/с.
Устройство для очистки жидких сред от волокнистых включений, состоящее из питающего патрубка, плоского фильтрующего элемента круглой формы, установленного на ва2S лу с приводом, сборников очищенной жидкости и волокнистых включений, о тл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки путем создания тонкослойного потока, оно снабжено коническим рас30 пределителем потока, обращенным основанием вниз и установленным неподвижно над фильтрующим элементом, выполненным в виде радиально расположенных стержней.
Источники информации, принятые во вни35 мание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР № 21852, кл. В 01D 33/02, 08.12.29.
2. Авторское свидетельство СССР №283046, кл. С 02С 1/18, 02.12.68.
Составитель Ж. Евсюкова
Техред И. Карандашова
Корректор Л. Брахнина
Редактор Т. Пилипенко типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1891/8 Изд. № 686 Тираж 1109 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам ызобретеиий и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Устройство для очистки от волокнистых включений
РЕСПУБЛИК (51) 4 В 01 D 33/02
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Р 814396, кл. В 01 9 33/02, 1981..&3 1240434 А 2 (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТ
ВОЛОКНИСТЫХ ВКЛ10ЧЕНИЙ по авт. св.
N 814396, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения отделения волокнистых включений от жидкости, фильтрующий элемент выполнен с одной стороны в виде клинообразного выступа.
Устройство содержит питающий патрубок 1, питатель 2 сегментообразной формы, распределитель 3 жидкости, параллельно движущиеся ленты 4, калиброванные щели 5 между лентами, шкивы 6, фильтрующий элемент 7, электромагнит периодического действия 8 расположенный над лентами в нижней части фильтрующего элемента, сборник очищенной жидкости 9, сборник волокнистых включений 10.
40434 2 но средней, образуя клинообразный выступ.
Жидкость с волокнистыми включениями направляют с помощью патрубка
25 в сборник волокнистых включений 10.
Если в жидкости появляются включения, у которых проявляются свойства прилипания, включается электромагнит периодического действия 8, работа30 ющий с определенной частотой и установленный над лентами в нижней части фильтрующего элемента. При включении электромагнита ленты с запресованным в них стальным стержнем подЗ5 нимаются вверх, а при отключении резко опускаются вниз, благодаря чему создается встряхивающий эффект, способствующий отпаданию (удалению) приставших к лентам включений.
Шкивы фильтрующего элемента 6 с одной стороны находятся на одном валу, связанном с приводным двигателем. На другом конце фильтрующего элемента шкивы расположены таким образом, что средняя лента имеет самую большую длину, остальные ленты имеют попарно одинаковые длины и размещаются симметрично относительСоставитель В, Пальцева
Корректор И, Эрдейи
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Устройство для очистки жидких сред от волокнистых включений Советский патент 1987 года по МПК B01D33/02
Описание патента на изобретение SU1360776A1
ненной жидкости, ее распределение в гшенку на конической поверхности и подвод слоя чистой жидкости под слой загрязненной жидкости и распределение в пленку, ориентацию волокнистых включений и их фильтрацию, удаление частей жидкости после ориентации волокнистых включений. Способ осуществляется в устройстве, состоящем из неподвижного конического распределителя 1 потока с отверстиями 2, цилиндрических щелевых распределителей чистой жидкости 3 и загрязненной жид кости 6 с механизмами 5 и 7 их про1
Неподвижный конический распределитель потока состоит из полого корпуса с рядом отверстий, расположенных
по кругу, обратного конуса 12 и патрубка 13 для отвода чистой жидкости. Обратный конус 12 расположен с внутренней стороны корпуса 1 под отверстиями 2 и обращен вершиной вниз. На вершине обратного конуса 12 расположен патрубок 13 для отвода чистой жидкости. Цилиндрический щелевой распределитель 3 потока чистой жидкости установлен над коническим распределителем потока соосно его оси и состоит из корпуса, успокоительного кольца 14 с отверстиями и подводящего патрубка 4. Осевое перемещение распределителя производится механизмом
5 продольного перемещения. Цилигздричес- кий щелевой распределитель 6 потока загрязненной жидкости расположен ко- аксиально распределителю чистой жидкости над коническим распределителем
потока и состоит из корпуса с подводящим патрубком 15 и успокоительного кольца 16 с отверстиями. Осевое перемещение распределителя производится механизмом 7 продольного перемещения.
Под коническим распределителем потока расположены фильтрующие элементы 8, очистные спицы 9, сборник 11 очищенной жидкости и сборники 10 волокнистых включений. Фильтруклцие элементы 8 состоят Из параллельных движущихся лент 17, установленных одна
Сборник 11 очищенной жидкости, установленный под коническим распределителем I потока, выполнен тороидальной формы и имеет патрубок 18 для отвода жидкости. Сборники 10 волокнистых включений расположены параллельно ряду очистных спиц 9.
Устройство работает следующим образом.
Чистая жидкость через патрубок 4 поступает в цилиндрический щелевой распределитель 3 потока. Для стабилизации потока, чтобы исключить влия- iffle неравномерности подачи и закручивания потока, жидкость проходит через отверстия успокоителя потока (кольцо 14), поступает в кольцевую щель меяоду коническим распределителем I потока и корпусом распределителя распределяется в пленку на поверхности конического распределителя 1 потока.
Загрязненная жидкость поступает в цилиндрический щелевой распределитель 6 потока через патрубок 15. Для стабилизации потока, чтобы исключить неравномерность подачи и закручивание потока, так как эти явления оказывают значительное влияние на процесс ориентации волокнистых включений, жидкость проходит через отверстия успокоителя потока (кольца 16), поступает в кольцевую щель между коническим распределителем 1 потока и корпусом распределителя 6 и распределяется в пленку на поверхности конического распределителя 1 потока на слой пленки чистой жидкости. Образуется многослойный поток жидкости.
Распределение скоростей в многослойном потоке характеризуется определенным градиентом скоростей для ка;кд,ого из слоев. Наибольшие величины градиента скорости в пристенном слое и наиболее однороден по распределению скоростей внешний слой. Следовательно, во внешнем жидкостном слое движение волокнистых включений и Hjc ориентация более однородны и
Слой жидкости с ориентированными волокнистыми включениями стекает с конуса на фильтрующие элементы. Во- 20 локнистые включения оседают на лентах 17, а очищенная жидкость поступает в сборник 11 очищенной жидкости и удаляется через патрубок 16. Волокнистые включения, осевшие на лентах, 25 за счет движения последних направляются к сборникам 10 волокнистых включений. Спицы 9 снимают волокнистые включения с лент I7 и направляют в
30 Регулирование производительности и эффективности устройства осуществляется осевым перемещением щелевых распределителей 6 и 3 за счет механизмов 7 и 5 продольного перемещения соответственно. Чем больше щель, тем больше толщина пленки, а следовательно, производительность. Однако с увеличением ТОЛ1ЦИНЫ пленки несколько снижается эффективность очистки. 40 Для предотвращения загрязнения отверстий 2 они выполнены с расширением во внутрь корпуса конического распределителя 1 потока. Сущность способа очистки жидких сред от волокнистых дс включений состоит в том, что загрязненную жидкость подают на коническую поверхность и распределяют ее в пленку, ориентируют волокнистые включения и фильтруют. Перед ориентацией волок35
нистых включений под слой загрязненной жидкости подводят и распределяют в пленку слой чистой жидкости, которую после ориентации волокнистых включений удаляют.
Процесс ориентации волокнистых включений состоит в следующем.
Волокнистые включения при пленоч- ном°потоке на конической поверхности, ориентированные в верхней части конуеа, в конце гидродинамического начального участка переориентируются, располагаясь перпендикулярно направлению вектора скорости. Однако такая переориентация эффективна, когда угол при вершине конуса превышает 90°, а длина образующей конической поверхности превышает длину гидродинамического начального участка. В формируемом тонкослойном потоке возникают касательные к поверхности составляющие скорости, обеспечивающие переориентацию частиц и перераспределенке массы лсидкости на поверхности конуса. Эффект переориентации волокнистых включений в пленке наблюдается при числах Рейнольдса, превьшающих предельные
Для воды такое значение колеблется в пределах
1. Устройство для очистки жидких сред от волокнистых включений, содержащее патрубок с питателем, сборники очищенной жидкости и волокнистых включений, фильтрующий элемент, неподвижный конический распределитель потока и очистные спицы, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и эффективности процесса отделения волокнистых включений, оно снабжено расположенными над коническим распределителем потока цилиндрическим щелевым распределителем потока загрязненной
жидкости и размещенным внутри него цилиндрическим щелевым распределителем потока чистой жидкости, несмешивающейся с загрязненной жидкостью, а фильтрующие элементы выполнены в
виде параллельных движущихся лент, установленных одна над другой на расстоянии, равном ширине очистной спицы, при этом фильтрующие элементы расположены друг под другом, а их
ленты установлены перпендикулярно друг другу.
2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что, с целью послойного удаления жидких сред, конический распределитель потока выполнен полым со сквозными отверстиями, расположенными по кругу, а на внутренней поверхности под отверстиями установлен обратный конус с
Похожие патенты SU1360776A1
Иллюстрации к изобретению SU 1 360 776 A1
Реферат патента 1987 года Устройство для очистки жидких сред от волокнистых включений
Формула изобретения SU 1 360 776 A1
ВШВДГО Заказ 6174/9Тираж 657Подписное
Ироизв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Диаметр условного прохода насоса не определяет его стойкость к засорению
Многие ошибочно полагают, что диаметр условного прохода насосов сточных вод определяет их стойкость к засорению. Однако многолетний опыт эксплуатации, сотни исследований и разработок доказали, что это далеко не так. В предлагаемой вниманию читателей публикации развеиваются стереотипы, разъясняется, какие свойства обеспечивают насосам высокую эффективность на самом деле. Приводятся данные референц-объектов на водоканалах.
Самым узким местом в насосе является проход через рабочее колесо. Традиционное понятие диаметра условного свободного прохода связано со свободным протеканием среды через рабочее колесо насоса. Данное понятие появилось в начале прошлого века, во времена, когда электроэнергия стоила относительно дешево, а залогом качества насоса была его способность пропускать через себя отходы, которые выбрасывались в то времени в канализацию. Производители были уверены в том, что большой размер прохода уменьшит количество аварийных вызовов.
Всего различают два базовых типа рабочих колес, допускающих увеличение диаметра условного свободного прохода:
У каждого из вышеприведенных типов колес есть свои слабые стороны. Например, как канальные, так и вихревые рабочие колеса отличаются крайне низкой производительностью. Канальное рабочее колесо в процессе использования заполняется водой, в связи с чем возникают определенные трудности в части балансировки. Также канальные колеса при вращении оказывают сильную нагрузку на вал и подшипники.
Особенности современных сточных вод
Недавние исследования сточных вод показали, что в них все реже можно встретить крупный мусор, который по своей величине соответствует внутреннему диаметру сквозного прохода. Сейчас остро стоит проблема синтетического мусора: полиэтиленовые пакеты, влажные салфетки, полотенца, средства гигиены отправляются в муниципальную канализацию чаще, чем большие твердые и округлые предметы, например, гравий или щебенка. Волокнистые включения имеют тенденцию застревать в «классических» рабочих колесах. Причем диаметр условного прохода никакой спасительной роли в данном случае не играет.
Проблемной точкой является направляющая кромка лопасти рабочего колеса (рис. 1 и 2).
Рис. 1. Налипание загрязнений на канальном рабочем колесе
Рис.2. Налипание загрязнений на вихревом рабочем колесе
Твердые, мягкие, волокнистые включения с перекачиваемыми стоками постоянно поступают в насос. Волокна буквально налипают на кромку, они откладываются внахлест по обеим сторонам лопасти. На прямых и умеренно изогнутых направляющих кромках лопастей эти отложения не срываются потоком, а вместо этого продолжают накапливаться. В результате эти накопления будут образовывать плотные комки и твердые органические материалы.
Традиционная конструкция несовершенна и слабо справляется с современным бытовым мусором в сточных водах. По мере того, как накопления будут откладываться, вероятными становятся следующие сценарии.
При таком явлении насос продолжает работать, но уже с меньшей отдачей. Расход потока, проходящего через насос, уменьшается по мере того, как сквозной проход для жидкости начинает ограничиваться осевшими загрязнениями. В итоге падает производительность и сокращается пропускная способность. Засоренное колесо работает гораздо медленнее чистого, его дальнейшее использование неэффективно, как с точки зрения перекачиваемых объемов жидкости, так и с точки зрения энергоэффективности. Следствием низкой производительности насоса становятся высокие расходы на его эксплуатацию.
Загрязнения накапливаются в улитке насоса и создают сопротивление потоку, в результате чего растет расход потребляемой мощности. Возникает мощнейшее сопротивление, которое может привести к полному останову электродвигателя насоса по перегрузке. Когда рабочий ток превысит ток срабатывания автомата отключения, насос будет выключен по причине сильного засора. Постоянные перегрузки двигателя и остановы также существенно увеличивают затраты пользователя и требуют своевременного ремонта.
Существуют так называемые самоочищающиеся вихревые колеса, которые после обратной промывки освобождаются от отложений. Однако необходимо отметить, что затем они возвращаются в свой «привычный» штатный режим, вновь создавая угрозу возникновения рисков засора.
Современные конструкционные решения устойчивости к засорам
Существует большой спектр технологий конструирования гидравлических частей насоса, которые позволяют обеспечить длительную и беспроблемную работу агрегата и наделяют насос чрезвычайно высокой степенью устойчивости к засорам. С конца 90-х годов различные новые конструкции и типы рабочих колес тестируются на засорения при помощи технологии, разработанной компанией Flygt. Спустя годы исследований и разработок, была создана конструкция, позволяющая выводить инородные элементы из сердцевины гидравлической части насоса (рис. 3).
Рис. 3. Конструкция современного рабочего колеса с функцией самоочистки
Идея заключается в том, что две функции насоса – функция перекачивания жидкости и функция извлечения твёрдых элементов, разделены. Такая система позволяет рабочему механизму насоса не скапливать твёрдые типы засорений, которые негативно влияют на его работу. Сор, обладающий твёрдой или волокнистой структурой, сталкивается с направляющими кромками рабочего колеса. Центробежная сила заставляет эти элементы скользить по направлению к выводному каналу из центра улитки насоса, очищая механизм. Такой насос для сточных вод оказался не только максимально эффективным, но и подходящим для всех режимов работы рабочих колёс.
Изучена частота и вероятность засорения насоса, в зависимости от размера и структуры сорных включений. Мелкие округлые и твердые частицы, а также мягкие и прочные волокнистые части встречаются в сточных водах наиболее часто, при этом для самоочищающегося стрелковидного механизма они не представляют опасности – с такими включениями он справится моментально. Менее эффективно может быть преодолена проблема включенного крупного элемента, но и вероятность того, что такой элемент встретится в воде – невысока. Так, насос с самоочищающимся гидравлическим механизмом не только продлевает срок эксплуатации и избавляет от лишних перебоев в работе всей системы, но и серьезно снижает затраты на текущее обслуживание.
Засоры значительно влияют на затраты при продолжительной эксплуатации насоса
Если взглянуть на общую картину затрат в течение всего жизненного цикла оборудования, можно выделить три основные категории:
Как известно, затраты на эксплуатацию и затраты, связанные с форс-мажорными обстоятельствами, составляют абсолютное большинство всех издержек на содержание насоса. Поэтому, установка качественной и современной насосной станции позволит резко снизить вероятность возникновения эксцессов и понизит стоимость обслуживания.
Внедрение на водоканалах
Например, современные насосы c незасоряемой гидравлической частью типа N Flygt (адаптивными самоочищающимися рабочими колесами типа N и шкафом управления на базе системы Flygt Experior с программируемыми преобразователями частоты Flygt SmartRun) заменили традиционные и малоэффективные насосы на объектах водоканала в г. Сочи. До «модернизации» на КНС было установлено оборудование, которое не справлялось с поступающими стоками. Главная проблема заключалась в постоянном засорении насосов и регулярной необходимости их очистки. Остановка всех насосов моментально приводила к переполнению КНС и изливу стоков по прилегающей территории. Основной причиной подтоплений было засорение рабочих колес бытовым мусором, тряпками и другими волокнистыми включениями. Количество аварийных выездов в среднем доходило до четырех раз в сутки.
В результате замены оборудования в 2019 году до настоящего времени не было зафиксировано ни одной аварийной ситуации, связанной с остановкой насосных агрегатов, удалось сократить затраты на прочистку насосов и приемного резервуара, а также снизить энергопотребление на 25‒30 % по сравнению с аналогичными периодами прошлых лет.
Вторым успешным примером решения проблем засорения насосного оборудования является поставка дизельной насосной установки Godwin, оснащённой незасоряемой гидравликой типа N для МУП «Водоканал» г. Подольск.
На объектах предприятия долго существовала нереализованная потребность в оборудовании для бесперебойного перекачивания сточных и ливневых вод, ликвидации аварийных ситуаций и организации байпаса при проведении ремонтных и строительных работ. Данные задачи требовали особо быстрого реагирования и надежного решения.
Ранее для этого привлекались сторонние организации, арендовалась техника, требовался дополнительный персонал – все это влекло за собой дополнительные материальные и временные затраты.
Оснащение «Водоканала» установкой Godwin с незасоряемой гидравлической частью стало оптимальным решением задач по снижению затрат и, главное, безаварийному перекачиванию стоков при проведении различных работ на КНС и ОСК.
Информация предоставлена компанией Xylem